(57)【要約】【課題】平滑性制御層を用いることなく垂直記録層の垂直配向性を向上させ、かつ所定の減圧時においてヘッドと媒体が吸着するという問題が起きない垂直磁気ディスクを提供する。【解決手段】  表面粗さ（Ｒａ）が０．３５ｎｍ以下の非磁性基板と、軟磁性層と、垂直配向性（Δθ５０）が４度以下である中間非磁性層と、垂直異方性を示す磁性体からなる垂直記録層とを含む垂直磁気記録媒体と、主磁極、リターンヨーク、励磁コイルを含む記録ヘッドと、磁気抵抗効果型再生ヘッドとを含む磁気ヘッドとを備え、前記磁気ヘッドの浮上量ｆと前記垂直磁気記録媒体表面の平均粗さ（Ｒａ）との関係が、ｆ ＞ ０．６１Ｒａ２ − ３．７Ｒａ ＋ ５．９を満たすことを特徴とする磁気ディスク装置。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面粗さ（Ｒａ）が０．３５ｎｍ以下の非磁性基板と、軟磁性層と、垂直配向性（Δθ５０）が４度以下である中間非磁性層と、垂直異方性を示す磁性体からなる垂直記録層とを含む垂直磁気記録媒体と、
主磁極、リターンヨーク、励磁コイルを含む記録ヘッドと、磁気抵抗効果型再生ヘッドとを含む磁気ヘッドと、
を備え、
前記磁気ヘッドの浮上量ｆと前記垂直磁気記録媒体表面の平均粗さ（Ｒａ）との関係が、ｆ ＞ ０．６１Ｒａ２ − ３．７Ｒａ ＋ ５．９を満たすことを特徴とする垂直磁気ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直磁気記録方式を採用する磁気ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、多数の用途で使用されるハードディスクドライブの分野において、記録媒体の高密度化・小型化が進んでいる。しかし、現在広く採用されている面内記録方式では、記録密度を高くするにつれ、熱揺らぎ現象による磁化の反転確率が高まるといった問題が生じてしまうため、記録安定性の維持と高密度化の両立には限界がみえている。
【０００３】
このような問題を解決するために、現在垂直磁気記録方式が応用に向けて開発されている。垂直磁気記録方式では、磁化転移を境に隣接する磁化が互いに強め合うように反平行に結合している。このような構成によって記録密度が高いほど減磁界が減る性質を持つために、熱揺らぎ現象に対してより安定な記録状態を維持することができる。
【０００４】
この垂直磁気記録方式を採用する磁気ディスク装置は、垂直磁気記録媒体と、主磁極、励磁コイル、リターンヨークを備える記録ヘッドと磁気抵抗効果型再生ヘッドとを含む磁気ヘッドとを備える。前記垂直磁気記録媒体は、非磁性基板上に、軟磁性層、中間非磁性層、垂直異方性を示す磁性体からなる垂直記録層を積層した構造を有する。
【０００５】
前記垂直磁気記録媒体において、再生信号の記録品質は垂直記録層の垂直配向性に依存する。垂直記録層の垂直配向性が悪いと、初期層（結晶が垂直を向いていない領域）が大きくなり、媒体ノイズの低減を妨げる。垂直記録層は、非磁性基板、軟磁性層、中間非磁性層の上に積層されているので、垂直記録層の垂直配向性を向上させるためには各層の表面平滑性の向上が必要となる。
【０００６】
従来、基板と軟磁性層との間に平滑性制御膜を設け、それより上層の軟磁性層、中間非磁性層、垂直記録層の表面平滑性を向上させることで、垂直記録層の垂直配向性を向上させ媒体ノイズを低減し、それにより信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を改善しようとした垂直磁気記録媒体が提案されている（特許文献１参照）。
【０００７】
また、表面粗さが０．３ｎｍ以下のディスク基板を用いることにより、ヘッドの浮上性とＳ／Ｎ特性を改善しようとした磁気ディスク装置が提案されている（特許文献２）。
【０００８】
しかし、本発明者らの研究によれば、垂直磁気記録媒体の表面の平滑化は、浮上時における媒体の安定性を向上させる一方、減圧時にヘッドが媒体に吸着するという問題を顕著にすることもわかってきた。
【０００９】
ところが従来技術は、減圧時における媒体とディスクの吸着の問題を考慮していない。また、特許文献１のように、平滑性制御層を追加すると、製造手順が増え、それによりコストがかさむ。
【特許文献１】特開平１１−２０３６５３号公報
【特許文献２】特開２００４−２８０９６１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って本発明は、平滑性制御層を用いることなく、垂直記録層の垂直配向性を向上させ、かつ所定の減圧時においてヘッドと媒体が吸着するという問題が起きない垂直磁気ディスク装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の実施形態に係る磁気ディスク装置は、
表面粗さ（Ｒａ）が０．３５ｎｍ以下の非磁性基板と、軟磁性層と、垂直配向性（Δθ５０）が４度以下である中間非磁性層と、垂直異方性を示す磁性体からなる垂直記録層とを含む垂直磁気記録媒体と、
主磁極、リターンヨーク、励磁コイルを含む記録ヘッドと、磁気抵抗効果型再生ヘッドとを含む磁気ヘッドと、
を備え、
前記磁気ヘッドの浮上量ｆと前記垂直磁気記録媒体表面の平均粗さ（Ｒａ）との関係が、ｆ ＞ ０．６１Ｒａ２ − ３．７Ｒａ ＋ ５．９を満たすことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、平滑性制御層を用いることなく垂直磁気記録媒体の垂直配向性を向上させることができ、しかもヘッドと媒体の減圧時における吸着を起こすことのない垂直磁気ディスク装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る磁気ディスク装置を説明する。
【００１４】
図１に本発明の磁気ディスク装置１の構成を示す。磁気ディスク装置１は、垂直記録媒体２と磁気ヘッド３を備える。図１の垂直記録媒体２は、非磁性基板２１、軟磁性層２２、中間非磁性層２３、垂直異方性を示す磁性体からなる垂直記録層２４を下から順に積層させた構造を有する。磁気ヘッド３は記録ヘッド４および磁気抵抗効果型再生ヘッド５を有する。記録ヘッド４は主磁極４１と、励磁コイル４２と、リターンヨーク４３とを含む。磁気抵抗効果型再生ヘッド５は磁気抵抗効果膜５１およびこれを前後からはさむシールド５２、５３を含む。
【００１５】
非磁性基板２１としてはたとえばＳｉ単結晶基板、ガラス基板、Ａｌ基板などを適切な研磨方法を用いて使用する。非磁性基板２１は、基板表面粗さ（Ｒａ）が０．３５ｎｍ以下である。
【００１６】
軟磁性層２２としてはたとえばＣｏＺｒＮｂ、ＦｅＴａＣ、ＦｅＺｒＮ、ＦｅＳｉ合金、ＦｅＡｌ合金、パーマロイなどのＦｅＮｉ合金、パーメンジュールなどのＦｅＣｏ系合金、パーミンバーなどのＦｅＣｏＮｉ合金、ＮｉＣｏ合金、センダスト、ＭｎＺｒ系フェライト、ＭｇＭｎ系フェライト、ＭｇＺｎ系フェライト、ＦｅＡｌＧａ、ＦｅＣｕＮｂＳｉＢ、ＦｅＧｅＳｉ、ＦｅＳｉＣ、ＦｅＺｒＢ、ＦｅＺｒＢＣｕ、ＣｏＦｅＳｉＢ、ＣｏＴｉ、ＣｏＺｒＴａ等の高透磁率を有する軟磁性材料を使用し、１０ｎｍ以上、好ましくは２０ｎｍないし２００ｎｍである。なお、軟磁性層２２はＲｕなどの非磁性層を介して磁気的にカップリングされている二層以上の構成でもよい。
【００１７】
垂直記録層２４としては面内記録層と同様のＣｏＣｒＰｔ合金、ＣｏＣｒ合金、ＣｏＰｔ合金、ＣｏＰｔＢ、ＣｏＰｔＣｒＢ、Ｐｔ、Ｐｄ、ＲｈおよびＲｕからなる群より選択された少なくとも一種とＣｏとの多層構造、多層構造の各層にＣｒ、ＢおよびＯを添加したＣｏＣｒ／ＰｔＣｒ、ＣｏＢ／ＰｄＢ，ＣｏＯ／ＲｈＯなどを使用する。
【００１８】
本発明の実施形態に係る磁気ディスク装置は、垂直磁気記録媒体２および磁気ヘッド３について、垂直磁気記録媒体の表面粗さＲａとヘッドの浮上量ｆの関係がｆ ＞ ０．６１Ｒａ２ − ３．７Ｒａ ＋ ５．９を満たすことを特徴とする。
【００１９】
次に、非磁性基板２１の表面粗さＲａを規定する理由を説明する。
【００２０】
垂直記録層の垂直配向性はその直下の中間非磁性層の垂直配向性に大きく依存するので、垂直磁気記録層の垂直配向性を調べるために中間非磁性層の垂直配向性を調べた。表面の粗さ（Ｒａ）が異なる非磁性基板上にスパッタ法により軟磁性層、中間非磁性層、垂直記録層を成膜し検体媒体を作製した。これらの媒体に対し、Ｘ線回折を用いてｈｃｐ（０００２）ピークのロッキングカーブの半値幅Δθ５０を求めた。図２に非磁性基板のＲａと中間非磁性層のΔθ５０との関係を示す。非磁性基板表面粗さＲａを０．９ｎｍから０．２１ｎｍに減少させることによって、中間非磁性層のｈｃｐ（０００２）ピークのロッキングカーブの半値幅Δθ５０は５．３度から２．５度に低減し、垂直配向性が向上した。
【００２１】
さらに記録再生の実験を行った。記録トラック幅（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｗｒｉｔｅ  Ｔｒａｃｋ  Ｗｉｄｔｈ，ＭＷＷ）がおよそ０．２μｍ、再生トラック幅（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅａｄ  Ｔｒａｃｋ  Ｗｉｄｔｈ，ＭＲＷ）がおよそ０．１μｍ、再生ギャップ長がおよそ０．０６μｍであるヘッドで測定を行った。記録再生の評価基準はビット誤り率（Ｂｉｔ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ，ＢＥＲ）で評価する。例えばある記録密度でオントラックのＢＥＲが１０−４以下であれば、その記録密度を達成したといってよい。図３には中間非磁性層のΔθ５０と記録再生特性の測定結果から得られた達成線記録密度（ｋＢＰＩ：ｋｉｌｏ  Ｂｉｔ  Ｐｅｒ  Ｉｎｃｈ）を示す。中間非磁性層のΔθ５０の値が小さくなり、垂直配向性が向上するに従い達成記録密度が向上する。すなわち垂直記録膜の垂直配向性の向上に従いＳＮＲが改善する。面記録密度をあげるためには、高ＴＰＩ化と高ＢＰＩ化の二つがある。記録トラック幅が狭くなるとヘッド先端部からの磁界強度が弱くなり、ＳＮＲを改善することが難しくなる。従って面記録密度をあげるためには媒体の改善により線記録密度を伸ばすのが好ましい。１平方インチあたり１５０Ｇｂｉｔの面記録密度を達成するためには、たとえば１０００ｋＢＰＩ×１５０ｋＴＰＩ（ｋｉｌｏ  Ｔｒａｃｋ  Ｐｅｒ  Ｉｎｃｈ，ｋＴＰＩ）とすると、１０００ｋＢＰＩを達成するためのΔθ５０は４度以下、そのときの非磁性基板の表面粗さＲａは０．３５ｎｍ以下である。
【００２２】
次に、垂直磁気記録媒体２の表面粗さＲａと磁気ヘッド３の浮上量の関係を規定する理由を説明する。
【００２３】
ヘッドが媒体に接触する気圧をタッチダウン気圧（Ｔｏｕｃｈ Ｄｏｗｎ，ＴＤ）、一旦タッチダウンした後に再び浮上する気圧をテイクオフ気圧（Ｔａｋｅ Ｏｆｆ，ＴＯ）と呼ぶ。図４に垂直磁気ヘッドの浮上量が３．３ｎｍの場合の減圧試験結果を示す。浮上量を３．３ｎｍとし、ＴＯ特性を満足できる気圧を磁気ディスク装置の動作保証値として０．６気圧に設定した場合、非磁性基板２１の必要な表面粗さＲａは０．５ｎｍである。ここで非磁性基板の表面粗さＲａと媒体の表面粗さＲａは等しいとする。同様の減圧試験を様々な浮上量のヘッドを用いて行った結果を図５に示す。これによると、０．６気圧でＴＯ特性を満足させるために、ヘッドの浮上量ｆと媒体の表面の平均粗さＲａとの関係は、ｆ ＞ ０．６１Ｒａ２ − ３．７Ｒａ ＋ ５．９を満たす必要があることがわかる。
【００２４】
上述の通り、本発明に従い基板の表面粗さＲａを０．３５ｎｍ以下に規定することで、垂直磁気記録媒体の垂直記録層の垂直配向性（中間非磁性層のΔθ５０）を４度以下にすることができ、それにより１平方インチあたり１５０Ｇｂｉｔの面記録密度を有する垂直磁気記録媒体を備えた磁気ディスク装置を実現することができる。また、ヘッドの浮上量ｆと媒体の表面の平均粗さＲａとの関係がｆ ＞ ０．６１Ｒａ２ − ３．７Ｒａ ＋ ５．９を満たすように規定することにより、減圧時における十分なＴＯ特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係る垂直磁気ディスク装置を示す概略断面図。
【図２】基板表面粗さＲａと中間非磁性層のΔθ５０との関係を示すグラフ。
【図３】達成線記録密度（ｋＢＰＩ）と中間非磁性層のΔθ５０との関係を示すグラフ。
【図４】基板表面粗さＲａとタッチダウン気圧およびテイクオフ気圧との関係を示すグラフ。
【図５】基板表面粗さＲａと、磁気ディスク装置のテイクオフ特性の動作保証値０．６気圧を達成するヘッドの浮上量との関係を示すグラフ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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